La teoria della relatività è un'interpretazione complessa, che abbraccia la natura dello spazio, del tempo, dell'energia e della gravitazione e fu formulata da Albert Einstein nel tentativo di unificare i fenomeni meccanici, che sottostavano alle leggi della meccanica classica di Newton, e i fenomeni elettrici e magnetici, descritti dalla teoria dell'elettromagnetismo di Maxwell. Einstein intuì che non erano le leggi dell'elettromagnetismo che dovevano essere cambiate, bensì quelle della meccanica, introducendo i concetti di spazio e di tempo relativi; in particolare, egli comprese come devono essere descritti gli eventi quando vengono osservati da due diversi sistemi di riferimento. La prima parte della teoria della relatività di Einstein, enunciata nel 1905 e applicata ai sistemi in moto rettilineo uniforme, viene detta teoria della relatività ristretta e fu estesa ai sistemi in moto accelerato nel 1915, con la teoria della relatività generale.
E = mc2 è l'equazione che stabilisce l'equivalenza e il fattore di conversione tra l'energia e la massa di un sistema fisico. "E" indica l'energia contenuta o emessa da un corpo, "m" la sua massa e "c" la costante velocità della luce nel vuoto.
Così, la formula più famosa dell’intera storia della scienza comparve per la prima volta nel post scriptum di un articolo firmato da Albert Einstein, un oscuro impiegato dell’Ufficio brevetti di Berna.
Questa formula afferma che l’impalpabile energia si può trasformare in concreta materia, e viceversa... un evento quasi magico ma (forse proprio per questo) comprensibile a tutti. Il resto della teoria della relatività, invece, è più difficile da digerire: per comprenderla bisogna capovolgere ciò che ci dicono i sensi, l’esperienza e perfino i vecchi libri di fisica. Ma andiamo con ordine. Quando si parla di relatività, in genere, si mettono insieme due diversi scritti di Einstein, uno del 1905 (la relatività ristretta) e uno del 1915 (la relatività generale, poi pubblicato all'inizio del 1916). Come si possono distinguere?
La teoria della relatività generale si occupa della forza di gravità e di tutti i fenomeni che coinvolgono l’attrazione gravitazionale, come per esempio i buchi neri.
La teoria della relatività ristretta di Einstein impone invece che la velocità massima alla quale i corpi materiali possono viaggiare sia la velocità della luce, esattamente 299.792 km/s. Questa può sembrare una velocità enorme e in effetti lo è se confrontata con le misure terrestri, ma se ci si allontana dalla Terra e ci si dirige verso gli spazi profondi del cosmo diventa un modo di procedere a passo di lumaca. Alla velocità della luce ci vorrebbero, infatti, 4,3 anni per raggiungere la stella a noi più vicina, più di 300 anni per approdare sulla Stella Polare, oltre due milioni di anni per arrivare alla galassia più vicina, quella di Andromeda e, infine, alcuni miliardi di anni per spingersi fino ai quasar più lontani che si trovano ai limiti dell’Universo. Vediamo allora se è possibile, almeno in linea di principio, viaggiare più veloci della luce. Abbiamo detto che i corpi materiali, ossia gli oggetti che possiedono massa, possono raggiungere al massimo la velocità della luce, ma non tutte le cose possiedono massa. I fotoni, ad esempio, cioè le particelle che costituiscono la luce ma anche altre radiazioni elettromagnetiche come raggi X, raggi gamma e onde radio, non possiedono massa e quindi queste “particelle” possono viaggiare più veloci della luce? Purtroppo no perchè tutte le particelle che non possiedono massa o, per meglio dire, che hanno massa a riposo nulla, possono viaggiare solo ed esclusivamente alla velocità della luce. Le particelle che non possiedono massa a volte vengono chiamate luxoni, cioè “oggetti che viaggiano alla velocità della luce”. Questo vuol dire che non esiste proprio nulla che possa superare la velocità della luce? Forse una possibilità esiste, benché molto remota. La teoria della relatività ristretta, infatti, non esclude in modo categorico l’esistenza di particelle superluminali (cioè più veloci della luce), ma si tratta di particelle virtuali che scaturiscono dalle equazioni che descrivono la teoria, quando in esse si inseriscono i numeri immaginari. A queste particelle è stato dato il nome di tachioni che significa “oggetti che si muovono rapidamente”. Queste particelle dovrebbero poter viaggiare solo ed esclusivamente a velocità superiori a quelle della luce, quindi, in questo caso, mai di meno. Tutta la materia che possiede massa, come abbiamo visto, viaggia invece sempre a velocità più basse di quella della luce quindi rientra in una categoria di “corpi” che potremmo chiamare bradioni, cioè “oggetti che si muovono lentamente”. Secondo la teoria di Einstein, pertanto, non è possibile infrangere la barriera della luce, né da una parte, né dall’altra. La velocità della luce rappresenterebbe la velocità maggiore dell'Universo.
